Schneller als Licht zu reisen: Are We There Yet?

Lange bevor das Imperium zurück, schlug, bevor die Vereinigte Föderation der Planeten im Verbund erstellt Isaac Asimov- Stiftung, die epische Geschichte der Abnahme und des Falles des Galaktischen Imperiums. Asimovs Reich umfasste 25 Millionen Planeten, durch schlanke Raumschiffe rast durch die Galaxis zusammen stricken.

Und wie hat diese Raumschiffe überqueren die große Kluft zwischen den Sternen? Durch einen Sprung durch den Hyperraum, natürlich erklärt, als Asimov selbst bei Gründung:

Reise durch den gewöhnlichen Raum könnte gehen Sie auf keinen Fall schneller als die der gewöhnlichen Licht... und die Jahre des Reisens zwischen bedeutet hätte auch die nächstgelegenen bewohnten Systeme. Durch den hyper-Raum, das unvorstellbare Region, die weder Raum noch Zeit, Materie noch Energie, etwas noch nichts, war konnte man die Länge der Galaxie im Intervall zwischen zwei benachbarten Augenblicke hinweg durchqueren.

Was spricht zum Teufel Asimov? Wußte er etwas über eine geheime Theorie schneller als Licht zu reisen? Kaum. Asimov war die Teilnahme an einem großen Science-Fiction-Tradition: konfrontiert mit unbeweglichen Hindernis für Ihre Geschichte, etwas ausmachen.

Die Lichtgeschwindigkeit ist nicht zu schlagen

Das Problem ist, dass, soweit wir wissen, schneller als Licht zu reisen unmöglich, galaktischen Imperien, Verbände, Konföderationen und andere Kreuz-Galaxie-Zivilisationen unmöglich machen. Aber das ist so unbequem. Am kosmische Tempolimit zu entziehen hat Science-Fiction "Warp-Antriebe," erstellt "Hyperraum", "Subraum," und andere Tricks, die so tief verwurzelt werden haben Fans von Science Fiction nicht Ihnen einen zweiten Gedanken.

Jeder weiß, was das Unternehmen tut, wenn es das tut:

Oder wenn der Millennium Falke dies tut:

Kein Wunder, dass sie im Raum verloren gegangen.

Licht setzt am kosmische Tempolimit

Warum kann nicht wirklich überschreiten wir die Lichtgeschwindigkeit? Nach allem, Menschen verwendet, um über eine "Schallmauer" zu sprechen, bis die Schranke kaputt war. Aber die Geschwindigkeit des Lichts ist eine viel härtere Barriere zu knacken. Als Wissenschaftler die Theorie des Licht zurück im 19. Jahrhundert entwickelte, kam es mit einem besonderen Puzzle: ihre Theorie schien zu zeigen, dass jeder Beobachter die gleiche Geschwindigkeit für Licht, etwa 186.000 Meilen pro Sekunde messen sollte. Aber das heißt, wenn Sie versuchen, einen Lichtstrahl, egal wie schnell jagen Sie bewegen, der Lichtstrahl noch 186.000 Meilen pro Sekunde von Ihnen weg fliegen. Und was noch mehr bizarre ist, dass wenn Sie mit 99 % der Lichtgeschwindigkeit bewegt, und Ihr Freund still, beide steht von sehen Sie das Licht Weg mit exakt der gleichen Geschwindigkeit.

Viele Wissenschaftler wieder glauben nicht dann wirklich, diese Prognose ist ungerade und der amerikanische Physiker Albert Michelson (zusammen mit seinem Mitarbeiter Edward Morley) dargelegt, um zu messen wie die Geschwindigkeit des Lichts durch die Bewegung der Erde durch den Raum verändern würde. Aber ihre berühmte Michelson-Morley experiment fand keine Veränderung überhaupt. Die Lichtgeschwindigkeit schien zu sein, unabhängig davon, ob sie es in die gleiche Richtung die Erde gemessen bewegte, oder in eine andere Richtung – ein seltenes Beispiel für eine nicht-Entdeckung, dass erwies sich als wichtiger als eine Entdeckung!

Geben Sie Einstein und die Relativitätstheorie

Anstatt zu versuchen, diese bizarrer wegzuerklären, umarmte Albert Einstein sie. Er baute eine ganze Theorie, genannt der speziellen Relativitätstheorie, um die Idee, dass die Geschwindigkeit des Lichts für alle gleich ist, er, misst egal wie schnell sie sich in Bezug auf das Licht bewegen. Um dieses Verhalten für Licht aufnehmen, Einsteins Theorie vorhergesagt jener Zeit und Raum müsste ausdehnen oder zusammenziehen, als jemand reiste mit zunehmender Geschwindigkeit. Und aus der speziellen Relativitätstheorie tauchte ein kosmisches Tempolimit: nichts könnte jemals die Lichtgeschwindigkeit überschreiten.

Relativitätstheorie ist ein Eckpfeiler aller der modernen Physik, und wir haben keinen Grund, daran zu zweifeln – niemand hat jemals ein Objekt bewegt sich schneller als Licht beobachtet. Es ist eigentlich eine kleine Klarstellung notwendig hier: Einsteins Tempolimit ist die Geschwindigkeit von Licht im Vakuum. Licht verlangsamt, wenn sie bewegt sich durch ein Material wie Wasser oder Glas, und dann es durchaus möglich ist, diese reduzierte Geschwindigkeit des Lichts – bis seine Geschwindigkeit in einem Vakuum, natürlich zu überschreiten. Alles bewegt sich schneller als Licht in Wasser oder Glas produziert das leuchtende Äquivalent von einem Überschallknall, genannt Čerenkov Strahlung. Es gibt Unterwasser Kernreaktoren ihre attraktiven blauen Schimmer.

Aber über die Warp-Antrieb...

Aller Versuche, aus Einsteins Tempolimit wackeln ist vermutlich die plausibelste theoretischer Physiker Miguel Alcubierre "Warp-Antrieb". Alcubierre Vorschlag nicht verletzen am kosmische Tempolimit – es geht um ihn herum. Versuchen Sie, eine fettige Pfanne mit Wasser zu füllen und setzen Sie dann einen Tropfen Seife in die Pfanne geben. Das Fett wird an den Seiten der Pfanne wegfliegen.

Die Alcubierre Warp-Antrieb macht das gleiche mit dem Raum selbst. Alcubierre hat gezeigt, dass durch eine angemessene Verteilung der Materie, können Sie Platz vor Ihr Raumschiff schrumpfen und dehnen Sie es hinter dem Raumschiff, bewegt sich eine kleine Blase rund um das Schiff zu schaffen, die so schnell wie Sie möchten. Weil der Platz vor dem Schiff schrumpft, würde nicht das Schiff offiziell schneller als die Lichtgeschwindigkeit bewegen. In der Tat das Schiff wäre eigentlich in Ruhe im Vergleich zu den Warp-Blase, und die Menschen im Inneren des Schiffes würde nicht sogar das Gefühl, keine Beschleunigung. Sprechen Sie über eine glatte Fahrt!

Es gibt nur ein kleines Problem... Alcubierre des Space Warps kann nur erzeugt werden, durch die Verletzung von so genannten "schwachen Energie Zustand." Wissenschaftler können nicht beweisen, dass der schwache Energie-Zustand immer wahr ist, aber jede Verletzung eine Menge seltsame Dinge, wie negative Energiedichten und mögliche Wurmlöcher und Zeitmaschinen produzieren würde. Cool – melden Sie mich wieder wett! Aber wir haben nie gesehen, tatsächliche Verstöße gegen die schwachen Energie-Zustand. Also der Alcubierre Warp-Antrieb eine Art Physik Twilight Zone – nicht in jedem Fall ausgeschlossen, aber nicht sehr plausibel, entweder besetzt.

Also, wie erreichen Menschheit jemals die Sterne? Die Tür markiert "schneller als Licht zu reisen" knallte in unserem Gesicht und geschweißt wurde geschlossen. Wir müssen auf andere Weise zu schleichen. Ans Werk!

Dieser Artikel erschien ursprünglich auf The Conversation